CN109605896A - 一种包装膜材及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包装膜材，包括自下而上设置的第一基材层(1)、隔热膜层(2)、第一粘接层(3)、第二基材层(4)、抗菌膜层(5)、第二粘接层(6)、第三基材层(7)和pH指示剂膜层(8)，所述第一基材层(1)、第二基材层(4)和第三基材层(7)为透明材质，所述pH指示剂膜层朝向所述包装膜材面向被包装食物的一侧。当食物变质时通常会释放酸性或碱性气体被pH指示剂膜层吸收从而发生颜色变化，可在不开包装的情况通过外部肉眼观察到包装膜材内食物是否发生变质，从而有利于对不同鲜度的食物材料进行分类处理，便于管理和选择。隔热膜和抗菌膜层，有助于延长生鲜类食品的保鲜期，可应用于保鲜膜、食品包装袋、食品运输包装盒、冷藏舱、或食品存储库等方面。

Description

一种包装膜材及应用
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种能指征食物是否新鲜的包装膜材及应用。
背景技术
食物安全问题是国际组织面临的主要问题之一，在大多数国家，特别是工业化国家，人们对食物安全问题越来越重视。其中，一些保质期较短的食物的保存技术也是相关从业者非常重视的问题，例如，新鲜的肉类、鱼虾、奶制品等的保藏技术。随着人们投入越来越多的研究，一些可降解食品包装膜或包装袋、生物基质材料包装膜或包装袋、具有吸潮防霉功能的食品包装膜或包装袋等应运而生。但是，目前尚未开发出可指示包装内食物是否已发生变质的包装袋，因而不拆开包装人们很难从外观上直接看出食物是否已经变质，导致超市中陈列的一些生鲜食品在变质的情况下依然被售出，不仅给超市带来不好的声誉，同时也给消费者带来不好的购物体验和损失。
鉴于上述问题，本发明的目的是开发一种同时具有隔热、保鲜、抗菌、并且可以直观看出包装内食物是否已发生变质功能的包装膜。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种包装膜材，所述包装膜材包含pH指示剂膜层，通过pH指示剂膜层感测食物是否释放出酸或碱性气体，从而指示该包装膜材内的食物是否发生变质。本发明还涉及该包装膜材的具体应用。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种包装膜材，其包括自下而上设置的第一基材层(1)、隔热膜层(2)、第一粘接层(3)、第二基材层(4)、抗菌膜层(5)、第二粘接层(6)、第三基材层(7)和pH指示剂膜层(8),所述第一基材层(1)、第二基材层(4)和第三基材层(7)为透明材质，所述pH指示剂膜层朝向所述包装膜材面向被包装食物的一侧。
在本发明的一个较佳实施例中，其中，所述隔热膜层(2)、抗菌膜层(5)和pH指示剂膜层(8)分别由基础薄膜溶液和分散在所述基础薄膜溶液中的功能材料所组成；所述基础薄膜溶液的制备方法为：
将马铃薯淀粉、甘油和CMC按照4.2:1.0:0.25在去离子水中溶解，之后加入脱水山梨糖醇单油酸酯和肉桂精油，使脱水山梨糖醇单油酸酯的质量体积百分数为0.15％～0.3％、肉桂精油的质量体积百分数为0.5％～2.5％；糊化后静置30-45min，在80℃～85℃条件下烘烤1-3h，烘烤至相对湿度为50％下平衡48h。
在所述基础薄膜溶液中，肉桂精油和脱水山梨糖醇单油酸酯与淀粉链形成胶束的氢键重新配位，从而增强了基础薄膜的完整性，可提高固化后基础薄膜的柔韧性和相应功能膜层的耐用性。脱水山梨糖醇单油酸酯帮助稳定和均匀肉桂精油分散在溶液中。
在本发明的一个较佳实施例中，其中，所述隔热膜层(2)的功能材料为红外吸收金属氧化物TiO2，所述隔热膜层(2)的制备方法如下：
步骤一：将锐钛矿型二氧化钛和一定量分散剂共同分散在所述基础薄膜溶液中，制得含有锐钛矿型二氧化钛的混合物；优选地，使二氧化钛在混合物中的质量体积百分数为3％～5％。
步骤二：将混合物磁力搅拌使混合均匀，再用均化器处理得到乳液，对乳液超声处理去除乳液气泡；
步骤三：将乳液涂布到第一基材层(1)的表面后，烘干，得到所述隔热膜层(2)。TiO2除了具有红外线吸收及隔热功能外，还具有很好的光催化杀菌、抗菌性能。
在本发明的一个较佳实施例中，其中，所述隔热膜层(2)的厚度为15～100μm。
在本发明的一个较佳实施例中，其中，所述抗菌膜层(5)的功能材料为丁香芽精油，所述抗菌膜层(5)的制备方法如下：
A1：将丁香芽精油和脱水山梨糖醇单油酸酯分散在所述基础薄膜溶液中，使丁香芽精油的体积百分数为0.5％～1.5％、脱水山梨醇单油酸酯的体积百分数为2％；使用均化器均化处理，得到光滑的乳液,然后在真空下超声处理去除乳液中的气泡；脱水山梨醇单油酸酯可促进丁香芽精油在溶液中的分散和稳定。
A2：将乳液涂布到第二基材层(4)的表面后，烘干，得到所述抗菌膜层(5)。
在本发明的一个较佳实施例中，其中，所述抗菌膜层(5)的厚度为0.8-1.2微米。
在本发明的一个较佳实施例中，其中，所述pH指示剂膜层(8)的功能材料为花青素，所述花青素来自紫薯提取物；所述pH指示剂膜层(8)的制备方法如下：
S1：将紫薯粉用体积分数40-50％的乙醇浸提，在50-60℃下搅拌10-12h，将滤液经硅藻岩过滤，用滤纸去除固体渣，保留滤液；
S2:使用蒸发器蒸发浓缩滤液至原体积1/4～1/3，然后冷冻干燥，得到紫薯提取物；
S3:将步骤S2得到的紫薯提取物加入到所述基础薄膜溶液中，得到成膜混合物，使用均化器将该成膜混合物均化处理，得到光滑的乳液,然后在真空下超声处理去除乳液中的气泡；
S4:将乳液涂布到第三基材层(7)的表面后，烘干，得到所述pH指示剂膜层(8)。
在本发明的一个较佳实施例中，其中，所述第一基材层(1)、第二基材层(4)和第三基材层(7)为柔性PET膜，厚度为20μm～50μm，可见光透光率≥89％，雾度≤1.5。
在本发明的一个较佳实施例中，其中，所述第一粘接层(3)和第二粘接层(6)为聚氧乙烯树脂，厚度为2～5μm。
本发明还提供了上述任一实施方案的包装膜材在制造保鲜膜、食品包装袋、食品运输包装盒、冷藏舱、或食品存储库方面的应用。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明的包装膜材上设有pH指示剂膜层，用于包装生鲜食物，当食物变质时通常会释放酸性或碱性气体被pH指示剂膜层吸收从而发生颜色变化，借此可在不开包装的情况通过外部肉眼观察到包装膜材内食物是否发生变质，可在不开包装的情况通过外部肉眼观察到包装膜材内食物是否发生变质，从而利于对不同鲜度的食物材料进行分类处理，便于管理和选择。
优选地，所述pH指示剂膜层采用纯天然、无害的来自紫薯提取物的花青素，使包装膜材更环保、无污染、健康和安全，避免使用化学染料指示剂对人类的潜在影响。由于花青素对大范围的pH值变化都具有敏感的显色反应。因此，使本发明的包装具有很强的适用范围。更优选地，从紫薯中提取的花青素相比于其他来源的花青素对温度和光的稳定性较高，可提高包装膜材的耐候性和延长使用寿命。
优选地，本发明的包装膜材还设有抗菌膜层，所述抗菌膜层为采用丁香芽精油制备的抗菌膜层，使包装膜材具有抗菌功能，延长食物保鲜期，而隔热膜层中的TiO2也进一步加强了抗菌性能。所述抗菌膜层的抗菌功能材料来自纯天然、无害的丁香芽精油，使包装膜材更环保、健康和安全，且抗菌膜层对3种比较常见的污染菌：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和李斯特菌都有抑制作用。
优选地，本发明的包装膜材还设有红外线吸收金属氧化物TiO2，可以减少红外线透过，防止包装内食物温度过高引起变质，起到延长食物保鲜期的作用。
优选地，本发明的粘接层为聚氧乙烯树脂(常用于牙齿固定粘接剂的聚氧乙烯树脂)，使包装膜材更环保、健康和安全。基材层为柔性PET膜，可见光透光率≥89％，雾度≤1.5，便于从外部观察到pH指示剂膜层的颜色变化。其中，设置多层柔性PET膜可将隔热膜层、抗菌膜层、pH指示剂膜层分隔开，避免这些不同功能膜层之间混合、甚至发生反应，导致失去原有的功效。
本发明的包装膜材可应用到保鲜膜、食品包装袋、食品运输包装盒、冷藏舱、或食品存储库方面的应用。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的包装膜材的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
如图1所示的，为本发明较佳实施例的包装膜材的结构示意图，所述包装膜材90包括自下而上设置的第一基材层1、隔热膜层2、第一粘接层3、第二基材层4、抗菌膜层5、第二粘接层6、第三基材层7和pH指示剂膜层8，其中：
第一基材层1、第二基材层4和第三基材层7为柔性PET膜，厚度为20μm～50μm，可见光透光率≥89％，雾度≤1.5；第一基材层1是作为整个包装膜材90的衬底，而第二、第三基材层4、7则主要起到隔绝隔热膜层2与抗菌膜层5，以及抗菌膜层5与pH指示剂膜层8的作用。
隔热膜层2为红外线吸收金属氧化物膜层，优选为TiO2分散在基础薄膜溶液中、然后涂布固化而形成，隔热膜层2固化后的厚度为15～100μm，用于吸收红外线，减少热量较高的红外线穿透包装膜材90，避免包装膜材90内热量聚集。
第一粘接层3和第二粘接层6为聚氧乙烯树脂，厚度为2～5μm，主要起到连接相邻膜层的作用。
抗菌膜层5由丁香芽精油分散在薄膜溶液中、然后涂布固化而形成，所述抗菌膜层的厚度为0.8-1.2微米。丁香芽精油按体积百分数0.5％-1.5％分散在所述基础薄膜溶液中。
pH指示剂膜层8位于包装膜材90的最内侧，能接收食物变质产生的酸性或碱性气体，而产生变色指示。pH指示剂膜层8主要由来自紫薯提取物中的花青素显色，由紫薯提取物分散在基础薄膜溶液中、然后涂布固化而形成。
具体地，上述隔热膜层2、抗菌膜层5和pH指示剂膜层8制备时所用到的基础薄膜溶液可以按照如下方法来制备：
将马铃薯淀粉、甘油和CMC按照4.2:1.0:0.25在去离子水中溶解，之后加入脱水山梨糖醇单油酸酯和肉桂精油、脱水山梨糖醇单油酸酯的质量体积百分数为0.15％～0.3％(w/v*％)、肉桂精油的质量体积百分数为0.5％～2.5％(w/v*％)的肉桂精油，糊化后静置30-45min，在80℃～85℃条件下烘烤1-3h，烘烤至相对湿度为50％下平衡48h，得到基础薄膜溶液。在所述基础薄膜溶液中，肉桂精油和脱水山梨糖醇单油酸酯与淀粉链形成胶束的氢键重新配位，从而增强了基础薄膜的完整性，可提高固化后基础薄膜的柔韧性和相应功能膜层的耐用性。脱水山梨糖醇单油酸酯起到加强稳定和分散的作用。
具体地，隔热膜层2中的红外吸收功能材料为TiO2，其制备方法如下：
步骤一：将锐钛矿型二氧化钛和一定量分散剂共同分散在所述基础薄膜溶液中，制得含有锐钛矿型二氧化钛的混合物，混合物中含二氧化钛的质量体积百分数为3％～5％(w/v*％)；
步骤二：将混合物磁力搅拌10～20min使其混合均匀，再用均化器处理2-3min得到乳液，对乳液超声10～20min去除乳液气泡；
步骤三：将乳液涂布到第一基材层(1)的表面后，烘干，得到所述隔热膜层2。TiO2除了具有红外线吸收及隔热功能外，还具有很好的光催化杀菌、抗菌性能。优选地，隔热膜层2的厚度为15～100μm。
具体地，抗菌膜层5是将丁香芽精油分散在上述基础薄膜溶液中制得，制备方法如下：
A1：将丁香芽精油和脱水山梨糖醇单油酸酯分散在所述基础薄膜溶液中，丁香精油的体积百分数为0.5％～1.5％，脱水山梨醇单油酸酯的体积百分数为2％；然后用均化器处理得光滑的乳液,在真空下超声处理20～40分钟去除乳液中的气泡；
A2：将乳液涂布到第二基材层4的表面后，烘干，得到抗菌膜层5。优选地，抗菌膜层5的厚度控制在0.8-1.2微米。
经预先做细菌培养实验，分别向培养皿中形成上述抗菌膜层，分别向培养皿中加入大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和李斯特菌，记录初始菌斑；在25℃、湿度40-50％培养3天，测量菌斑都明显减小。
实验验证，抗菌膜层5具有更好的热稳定性，即使经过80～90加热烘干处理后，仍具有较好的抗菌性能。
具体地，pH指示剂膜层8可按照如下方式来制备：
S1：将紫薯粉用体积分数40-50％的乙醇浸提，在50-60℃下搅拌10-12h，将滤液经硅藻岩过滤，用滤纸去除固体渣，保留滤液；
S2:使用蒸发器蒸发浓缩滤液至原体积1/4～1/3，然后冷冻干燥，得到紫薯提取物；
S3:将步骤S2得到的紫薯提取物加入到所述基础薄膜溶液中，得到成膜混合物，使用均化器将该成膜混合物均化处理，得到光滑的乳液,然后在真空下超声处理20～40分钟去除乳液中的气泡；
S4:将乳液涂布到第三基材层7的表面后，在30℃～50℃条件下烘干成膜，得到pH指示剂膜层8。该方法得到的pH指示剂膜层8，经实验测试，在pH＝2-10之间都具有敏感的显色反应。
可将上述包装膜材90制成保鲜膜或者装肉类的包装袋。
实施例2
实施例2与实施例1的区别仅在于，其中包装膜材90包括自下而上设置的第一基材层1、抗菌膜层5、第二粘接层6、第三基材层7和pH指示剂膜层8。
实施例3
实施例3与实施例1的区别仅在于，其中包装膜材90包括自下而上设置的第一基材层1、隔热膜层2、第二粘接层6、第三基材层7和pH指示剂膜层8。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种包装膜材，其特征在于：包括自下而上设置的第一基材层(1)、隔热膜层(2)、第一粘接层(3)、第二基材层(4)、抗菌膜层(5)、第二粘接层(6)、第三基材层(7)和pH指示剂膜层(8)，所述第一基材层(1)、第二基材层(4)和第三基材层(7)为透明材质，所述pH指示剂膜层朝向所述包装膜材面向被包装食物的一侧。
2.根据权利要求1所述的包装膜材，其特征在于，所述隔热膜层(2)、抗菌膜层(5)和pH指示剂膜层(8)分别由基础薄膜溶液和分散在所述基础薄膜溶液中的功能材料所组成；所述基础薄膜溶液的制备方法为：
将马铃薯淀粉、甘油和CMC按照4.2:1.0:0.25在去离子水中溶解，之后加入脱水山梨糖醇单油酸酯和肉桂精油，使脱水山梨糖醇单油酸酯的质量体积百分数为0.15％～0.3％、肉桂精油的质量体积百分数为0.5％～2.5％；糊化后静置30-45min，在80℃～85℃条件下烘烤1-3h，烘烤至相对湿度50％下平衡48h。
3.根据权利要求2所述的包装膜材，其特征在于，所述隔热膜层(2)的功能材料为红外吸收金属氧化物TiO2，所述隔热膜层(2)的制备方法如下：
步骤一：将锐钛矿型二氧化钛和一定量分散剂共同分散在所述基础薄膜溶液中，制得含有锐钛矿型二氧化钛的混合物；
步骤二：将混合物磁力搅拌使混合均匀，再均化器处理得到乳液，最后对乳液超声处理去除乳液中的气泡；
步骤三：将乳液涂布到第一基材层(1)的表面后，烘干，得到所述隔热膜层(2)。
4.根据权利要求3所述的包装膜材，其特征在于，所述隔热膜层(2)的厚度为15～100μm。
5.根据权利要求2所述的包装膜材，其特征在于，所述抗菌膜层(5)的功能材料为丁香芽精油，所述抗菌膜层(5)的制备方法如下：
A1：将丁香芽精油和脱水山梨糖醇单油酸酯分散在所述基础薄膜溶液中，使丁香芽精油的体积百分数为0.5％～1.5％、脱水山梨糖醇单油酸酯的体积百分数为2％，使用均化器均化处理，得到光滑的乳液,然后在真空下超声处理去除乳液中的气泡；
A2：将乳液涂布到第二基材层(4)的表面后，烘干，得到所述抗菌膜层(5)。
6.根据权利要求5所述的包装膜材，其特征在于，所述抗菌膜层(5)的厚度为0.8-1.2微米。
7.根据权利要求2所述的包装膜材，其特征在于，所述指示剂膜层(8)的功能材料为花青素，所述花青素来自紫薯提取物；所述指示剂膜层(8)的制备方法如下：
S1：将紫薯粉用体积分数40-50％的乙醇浸提，在50-60℃下搅拌10-12h，将滤液经硅藻岩过滤，用滤纸去除固体渣，保留滤液；
S2:使用蒸发器蒸发浓缩滤液至原体积1/4～1/3，然后冷冻干燥，得到紫薯提取物；
S3:将步骤S2得到的紫薯提取物加入到所述基础薄膜溶液中，得到成膜混合物，使用均化器处理该成膜混合物，得到光滑的乳液,然后在真空下超声处理去除乳液中的气泡；
S4:将乳液涂布到第三基材层(7)的表面后，烘干，得到所述pH指示剂膜层(8)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的包装膜材，其特征在于，所述第一基材层(1)、第二基材层(4)和第三基材层(7)为柔性PET膜，厚度为20μm～50μm，可见光透光率≥89％，雾度≤1.5。
9.根据权利要求1-7任一项所述的包装膜材，其特征在于，所述第一粘接层(3)和第二粘接层(6)为聚氧乙烯树脂，厚度为2～5μm。
10.权利要求1-9任一项所述的包装膜材在制造保鲜膜、食品包装袋、食品运输包装盒、冷藏舱、或食品存储库方面的应用。
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